RU2042880C1 - Method of step combustion of fuel-air mixture - Google Patents

Method of step combustion of fuel-air mixture Download PDF

Info

Publication number
RU2042880C1
RU2042880C1 RU93036155A RU93036155A RU2042880C1 RU 2042880 C1 RU2042880 C1 RU 2042880C1 RU 93036155 A RU93036155 A RU 93036155A RU 93036155 A RU93036155 A RU 93036155A RU 2042880 C1 RU2042880 C1 RU 2042880C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel
burners
zone
air
combustion
Prior art date
Application number
RU93036155A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU93036155A (en
Inventor
В.Л. Шульман
О.В. Щукина
М.Г. Митоян
В.С. Паршуков
Original Assignee
Государственное предприятие по наладке, совершенствованию технологии и эксплуатации электростанций и сетей "Уралтехэнерго"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное предприятие по наладке, совершенствованию технологии и эксплуатации электростанций и сетей "Уралтехэнерго" filed Critical Государственное предприятие по наладке, совершенствованию технологии и эксплуатации электростанций и сетей "Уралтехэнерго"
Priority to RU93036155A priority Critical patent/RU2042880C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2042880C1 publication Critical patent/RU2042880C1/en
Publication of RU93036155A publication Critical patent/RU93036155A/en

Links

Images

Abstract

FIELD: heat power engineering. SUBSTANCE: furnace chamber is provided with zone 1 of active combustion, reduction zone 2, and afterburning zone 3. Main portion of fuel 4 and air 5 is fed to zone 1 of active combustion through main burners. The remainder portion of fuel and auxiliary fuel 6 together with transporting fluid are fed to the furnace above the main burning collar through a set of slots made in bounding surfaces, i.e. to the reduction zone 2. Portion of air 8, which is required for afterburning products of incomplete combustion, is directed to afterburning zone 3. Auxiliary fuel 6 and transporting fluid 7 are fed to reduction zone 2 and air 8 is fed to zone 3 of afterburning as vortex jets. EFFECT: enhanced efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в пылеугольных котлах. The invention relates to a power system and can be used in pulverized coal boilers.

Ступенчатое сжигание топливовоздушной смеси в пылеугольных котлах является эффективным средством уменьшения выбросов окислов азота. Staged combustion of the air-fuel mixture in coal-fired boilers is an effective way to reduce nitrogen oxide emissions.

Ступенчатое сжигание может быть реализовано различными способами, например путем сброса части воздуха в топку помимо горелок, перераспределением топлива или воздуха между ярусами горелок в топках с многоярусным расположением горелок, а в пылеугольных котлах, оборудованных пылесистемами с промбункером, увеличением подачи топлива в нижние горелки при неизменном распределении воздуха между горелками всех ярусов, которое обеспечивают различной частотой вращения пылепитателей, связанных с верхними и нижними горелками. Staged combustion can be implemented in various ways, for example, by discharging part of the air into the furnace in addition to the burners, redistributing the fuel or air between the tiers of the burners in the furnaces with a multi-level arrangement of the burners, and in pulverized coal boilers equipped with vacuum systems with an industrial hopper, increasing the supply of fuel to the lower burners without changing the distribution of air between the burners of all tiers, which provide a different frequency of rotation of dust collectors associated with the upper and lower burners.

Известные способы ступенчатого сжигания [1-3] аналогичные предлагаемому. Known methods of staged combustion [1-3] similar to the proposed.

Одним из наиболее эффективных технологических способов подавления выбросов окислов азота в топочном процессе является трехступенчатое сжигание топлива, которое предусматривает организацию в верхней части топки зоны восстановления, где окислы азота восстанавливаются до молекулярного азота. В качестве восстановительной среды используются продукты неполного горения части основного или вспомогательного топлива окись углерода, водород, сероводород, а также промежуточные нестабильные продукты горения обрывки реакционных цепей, радикалы, активные центры. One of the most effective technological methods of suppressing nitrogen oxide emissions in the combustion process is a three-stage fuel combustion, which provides for the organization in the upper part of the furnace of the reduction zone, where nitrogen oxides are reduced to molecular nitrogen. As a reducing medium, products of incomplete combustion of a portion of the main or auxiliary fuel are used, carbon monoxide, hydrogen, hydrogen sulfide, as well as intermediate unstable combustion products, scraps of reaction chains, radicals, and active centers.

Малая масса топлива, необходимого для получения восстановительной среды, не позволяет организовать его равномерное распределение по сечению топочной камеры. Поэтому ввод вспомогательного топлива в восстановительную зону осуществляется в смеси со значительной массой транспортирующей среды: воздуха или дымовых газов. Смесь транспортирующей среды и вспомогательного топлива вводится в топку через ряд шлицев поперек (либо под некоторым углом) к восходящему высокотемпературному потоку дымовых газов. Одновременно с аэродинамическими процессами развития струи указанной смеси происходит частичное выгорание ее и формирование восстановительной среды. Протяженность восстановительной зоны должна обеспечивать время пребывания в этой зоне продуктов сгорания из основных горелок не менее 600 мс. За это время в основном завершаются процессы восстановления окислов азота. The small mass of fuel necessary to obtain a reducing medium does not allow to organize its uniform distribution over the cross section of the combustion chamber. Therefore, the introduction of auxiliary fuel into the recovery zone is carried out in a mixture with a significant mass of the transporting medium: air or flue gases. The mixture of the transporting medium and auxiliary fuel is introduced into the furnace through a series of splines transverse (or at some angle) to the upward high-temperature flow of flue gases. Simultaneously with the aerodynamic processes of the development of the jet of the specified mixture, its partial burnout and the formation of a reducing medium occur. The length of the reduction zone should provide a residence time of at least 600 ms of combustion products from the main burners in this zone. During this time, mainly the processes of reduction of nitrogen oxides are completed.

Учитывая ограниченность высоты топочной камеры, можно констатировать, что эффективность трехступенчатого сжигания будет в большой мере зависеть от степени равномерности распределения восстановительной среды в сечении топочной камеры, что с учетом больших размеров топочной камеры (в плане) представляет сложную инженерную задачу. Given the limited height of the combustion chamber, it can be stated that the efficiency of three-stage combustion will largely depend on the degree of uniformity of the distribution of the reducing medium in the cross section of the combustion chamber, which, taking into account the large size of the combustion chamber (in plan), is a difficult engineering task.

В настоящее время ввод восстановительной среды в топку осуществляется системой прямоточных струй. Currently, the introduction of the reducing medium into the furnace is carried out by a system of direct-flow jets.

Наиболее близким к предлагаемому способу сжигания топливовоздушной смеси является способ [4] Этот способ ступенчатого сжигания топливовоздушной смеси в пылеугольных котлах, оборудованных топками с более чем двумя ярусами горелок, предусматривает подачу топлива путем перераспределения его между ярусами горелок так, что часть топлива подают в горелки основного нижнего яруса, остальное количество топлива и вспомогательное топливо совместно с транспортирующей средой вводят в средний ярус над основными горелками поперечно потоку дымовых газов, а в верхний ярус горелок подают воздух, необходимый для дожигания продуктов неполного горения топлива. Closest to the proposed method of burning the air-fuel mixture is the method [4] This method of staged burning of the air-fuel mixture in coal-fired boilers equipped with furnaces with more than two tiers of burners provides for the supply of fuel by redistributing it between the tiers of the burners so that part of the fuel is fed to the main burners lower tier, the remaining amount of fuel and auxiliary fuel together with the transporting medium is introduced into the middle tier above the main burners transversely to the flue stream gases, and in the upper tier of burners supplied with air, necessary for afterburning products of incomplete fuel combustion.

Недостатком данного способа является то, что при вводе восстановительной среды в топку прямоточными струями для достаточного заполнения объема топки при сравнительно малом угле раскрытия прямоточных струй необходимо большое число шлицев для ввода восстановительной среды. Это усложняет конструкцию котла, систему обвязки котла воздухо- и газопроводами и соответственно условия эксплуатационного и ремонтного обслуживания котла. Кроме того, должны выполняться шлицы различного размера, что обеспечит различную дальнобойность отдельных струй восстановительной среды. Аналогичные проблемы существуют и при вводе воздуха на дожигание. The disadvantage of this method is that when introducing a reducing medium into the furnace, direct-flow jets to sufficiently fill the volume of the furnace with a relatively small opening angle of straight-through jets requires a large number of slots for introducing a reducing medium. This complicates the design of the boiler, the piping system of the boiler with air and gas pipelines, and, accordingly, the conditions of operation and maintenance of the boiler. In addition, slots of various sizes should be made, which will provide different range of individual jets of the recovery medium. Similar problems exist when introducing air for afterburning.

С целью устранения указанных недостатков и повышения эффективности подавления окислов азота в предлагаемом способе ступенчатого сжигания топливовоздушной смеси в пылеугольных котлах, оборудованных топками с более чем двумя ярусами горелок, путем перераспределения топлива между ярусами горелок так, что часть топлива подают в горелки основного нижнего яруса, остальное количество топлива и вспомогательное топливо совместно с транспортирующей средой вводят в средний ярус над основными горелками поперечно потоку дымовых газов, а в верхний ярус горелок подают воздух, необходимый для дожигания продуктов неполного горения топлива, смесь топлива с транспортирующей средой и воздух, подаваемые в средний и верхний ярусы горелок, вводят в топку в виде закрученных струй. In order to eliminate these drawbacks and increase the efficiency of suppressing nitrogen oxides in the proposed method of staged combustion of the air-fuel mixture in pulverized coal boilers equipped with furnaces with more than two tiers of burners, by redistributing fuel between the tiers of the burners so that part of the fuel is fed to the burners of the main lower tier, the rest the amount of fuel and auxiliary fuel together with the transporting medium is introduced into the middle tier above the main burners transversely to the flue gas flow, and to the top rd tier of burners supplied with air, necessary for afterburning products of incomplete fuel combustion, the fuel mixture with air and conveying medium supplied to the middle and upper tiers of the burners are introduced into the furnace in a swirling jets.

На фиг. 1 и 2 представлена схема осуществления предлагаемого способа ступенчатого сжигания топливовоздушной смеси в пылеугольных котлах. In FIG. 1 and 2 presents a diagram of the implementation of the proposed method for staged combustion of the air-fuel mixture in pulverized coal boilers.

На фиг. 1 показана схема трехступенчатого сжигания с вводом в восстановительную зону смеси вспомогательного топлива и транспортирующей среды, с подачей воздуха в зону дожигания в виде закрученных потоков. Таким образом, здесь обе среды восстановительная и окислительная поступают в топку в виде системы поперечных вихревых струй. In FIG. Figure 1 shows a three-stage combustion scheme with the introduction of a mixture of auxiliary fuel and a transporting medium into the recovery zone, with air supplied to the afterburning zone in the form of swirling flows. Thus, here both reducing and oxidizing media enter the furnace as a system of transverse vortex jets.

В топочной камере выделены по высоте три зоны: зона 1 активного горения, восстановительная зона 2 и зона 3 дожигания. Three zones are distinguished in height in the combustion chamber: active combustion zone 1, reduction zone 2, and afterburning zone 3.

Основную часть расчетного расхода топлива 4 и воздуха 5 подают в зону 1 активного горения через основные горелки (горелки первого, нижнего яруса). Остальную часть топлива либо вспомогательное топливо 6 вместе с транспортирующей средой 7 подают в топку над основным горелочным поясом через ряд шлицев на ограждающих поверхностях, т.е. в восстановительную зону 2. The main part of the estimated fuel consumption 4 and air 5 is fed into the active combustion zone 1 through the main burners (first, lower tier burners). The rest of the fuel or auxiliary fuel 6 together with the transporting medium 7 is fed into the furnace above the main burner belt through a series of splines on the enclosing surfaces, i.e. to recovery zone 2.

Часть воздуха 8, необходимого для дожигания продуктов неполного горения, направляют в зону 3 дожигания. Part of the air 8 necessary for the afterburning of products of incomplete combustion is directed to the afterburning zone 3.

Ввод смеси вспомогательного топлива 6 и транспортирующей среды 7 в восстановительную зону 2, а также воздуха 8 в зону 3 дожигания осуществляется в виде вихревых струй. The mixture of auxiliary fuel 6 and the transporting medium 7 is introduced into the reduction zone 2, as well as air 8 into the afterburning zone 3 in the form of vortex jets.

На фиг. 2 показано поперечное сечение топки, представлен вариант организации трехступенчатого сжигания с чередованием вихревых 9 и прямоточных струй восстановительных и окислительных сред. In FIG. 2 shows a cross section of a furnace, a variant of organizing three-stage combustion with alternating vortex 9 and direct-flow jets of reducing and oxidizing media is presented.

Реализацию предложенного решения обеспечивают выполнением амбразур круглого сечения в ограждающих поверхностях топки для ввода восстановительной и окислительной сред с размещением в них лопаточных завихрителей. The implementation of the proposed solution is ensured by making round-shaped embrasures in the enclosing surfaces of the furnace for introducing reducing and oxidizing media with the placement of blade swirlers in them.

За счет большего, чем у прямоточных струй, угла раскрытия удается охватить влиянием каждого шлица с закручивающим устройством значительно большую часть сечения топки. На одном и том же участке топки по высоте диаметр следа струи после заглубления ее в сносящий поток дымовых газов в случае крутки оказывается в 2-2,5 раза больше, чем в случае прямотока. Due to the larger opening angle than direct-flow jets, it is possible to cover a significantly larger part of the furnace section by the influence of each slot with a twisting device. In the same section of the furnace, in height, the diameter of the jet trace after being deepened into a blowing flue gas stream in the case of twisting turns out to be 2-2.5 times larger than in the case of direct flow.

Сравнительный анализ результатов расчетов, выполненных применительно к котлу ТПП-804 блока 800 МВт, показывает, что при подаче топливовоздушной смеси в восстановительную зону переход от прямоточных струй к закрученным струям увеличивает степень заполнения сечения топки восстановительной средой от 0,38 до 0,65. A comparative analysis of the results of calculations performed for the TPP-804 boiler of a 800 MW unit shows that when the air-fuel mixture is fed into the recovery zone, the transition from direct-flow jets to swirling jets increases the degree of filling of the furnace section with a reducing medium from 0.38 to 0.65.

Claims (1)

СПОСОБ СТУПЕНЧАТОГО СЖИГАНИЯ ТОПЛИВНО-ВОЗДУШНОЙ СМЕСИ в пылеугольных котлах с топками, имеющими более двух ярусов горелок, путем перераспределения топлива между ярусами горелок так, что часть топлива подают в горелки нижнего яруса, остальное количество топлива и вспомогательное топливо совместно с транспортирующей средой вводят в средний ярус над основными горелками поперечно потоку дымовых газов, а в верхний ярус горелок подают воздух, необходимый для дожигания продуктов неполного горения топлива, отличающийся тем, что смесь топлива с транспортирующей средой и воздух, подаваемые соответственно в средний и верхний ярусы горелок, вводят в топку в виде закрученных струй. METHOD FOR STEADY BURNING OF FUEL-AIR MIXTURE in pulverized-coal boilers with furnaces having more than two tiers of burners by redistributing fuel between the tiers of the burners so that part of the fuel is fed into the burners of the lower tier, the remaining amount of fuel and auxiliary fuel are introduced into the transporting medium into the transporting medium above the main burners transverse to the flue gas stream, and air is supplied to the upper tier of the burners necessary for afterburning products of incomplete fuel combustion, characterized in that the fuel mixture with the transporting medium and air supplied respectively to the middle and upper tiers of the burners, are introduced into the furnace in the form of swirling jets.
RU93036155A 1993-07-13 1993-07-13 Method of step combustion of fuel-air mixture RU2042880C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93036155A RU2042880C1 (en) 1993-07-13 1993-07-13 Method of step combustion of fuel-air mixture

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93036155A RU2042880C1 (en) 1993-07-13 1993-07-13 Method of step combustion of fuel-air mixture

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2042880C1 true RU2042880C1 (en) 1995-08-27
RU93036155A RU93036155A (en) 1996-03-10

Family

ID=20144992

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU93036155A RU2042880C1 (en) 1993-07-13 1993-07-13 Method of step combustion of fuel-air mixture

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2042880C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2442929C1 (en) * 2008-03-14 2012-02-20 Янтай Лунъюань Пауэр Текнолоджи Ко., Лтд. Method of reduction of nitrogen oxides in the boiler working with dispenced carbon where internal combustion type burners are used

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Снижение выбросов окислов азота котлами ТЭС при сжигании твердого топлива. М.: СПО "Союзтехэнерго", 1982, с.51. *
2. Котлер В.Р. Оксиды азота в дымовых газах котлов. М.: 1987, с.64-65. *
3. Котлер В.Р., Лобов Г.В. и Гелина И.А. Снижение выбросов окислов азота при сжигании кузнецких каменных углей. - Теплоэнергетика, 1983, N 2, с.51-53. *
4. Котлер В.Р. Снижение выбросов оксидов азота котлами ТЭЦ при сжигании органического топлива. М.: ВИНИТИ, 1987, с.38-40, 52-54. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2442929C1 (en) * 2008-03-14 2012-02-20 Янтай Лунъюань Пауэр Текнолоджи Ко., Лтд. Method of reduction of nitrogen oxides in the boiler working with dispenced carbon where internal combustion type burners are used

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0554250B1 (en) A clustered concentric tangential firing system
US4790743A (en) Method of reducing the nox-emissions during combustion of nitrogen-containing fuels
US4021186A (en) Method and apparatus for reducing NOx from furnaces
CA1228507A (en) System for injecting overfire air into a tangentially-fired furnace
US5195450A (en) Advanced overfire air system for NOx control
US6058855A (en) Low emission U-fired boiler combustion system
PL196858B1 (en) Method of combusting coal in concentrated streams with nox reduction
CA2827331C (en) Low nox combustion process and burner therefor
US4246853A (en) Fuel firing method
CA1092897A (en) Fuel firing method
US5343820A (en) Advanced overfire air system for NOx control
US5417564A (en) Method and apparatus for altering the firing pattern of an existing furnace
JP4791701B2 (en) Biomass fuel combustion apparatus and method
RU2042880C1 (en) Method of step combustion of fuel-air mixture
US5311829A (en) Method for reduction of sulfur oxides and particulates in coal combustion exhaust gases
US6790031B2 (en) Fuel staging methods for low NOx tangential fired boiler operation
RU2052714C1 (en) Combined furnace and its operation
EP0554254B1 (en) AN ADVANCED OVERFIRE AIR SYSTEM FOR NOx CONTROL
RU2350838C1 (en) High-temperature cyclone reactor
RU2800199C1 (en) Low emission vortex furnace
RU2134377C1 (en) Method of three-step combustion of fuel-air mixture in coal-fired boilers
RU169645U1 (en) VERTICAL PRISMATIC LOW EMISSION HEATER
RU2009402C1 (en) Method and device for burning low-reaction powdered fuel
RU63032U1 (en) VERTICAL FURNACE CHAMBER FOR STEPS FUEL BURNING WITH A REDUCED NITROGEN OXIDES OUTPUT
JPH0650507A (en) Boiler device